RU2171744C1 - Method and device for continuous extrusion of filter elements - Google Patents

Method and device for continuous extrusion of filter elements Download PDF

Info

Publication number
RU2171744C1
RU2171744C1 RU2000125339/12A RU2000125339A RU2171744C1 RU 2171744 C1 RU2171744 C1 RU 2171744C1 RU 2000125339/12 A RU2000125339/12 A RU 2000125339/12A RU 2000125339 A RU2000125339 A RU 2000125339A RU 2171744 C1 RU2171744 C1 RU 2171744C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
screw
extrusion head
mixture
activated carbon
core
Prior art date
Application number
RU2000125339/12A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Н.В. Еруков
Джозеф Львович Шмидт
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Аквафор"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Аквафор" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Аквафор"
Priority to RU2000125339/12A priority Critical patent/RU2171744C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2171744C1 publication Critical patent/RU2171744C1/en
Priority to US09/966,299 priority patent/US20020062740A1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2055—Carbonaceous material
    • B01D39/2058—Carbonaceous material the material being particulate
    • B01D39/2062—Bonded, e.g. activated carbon blocks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2055—Carbonaceous material
    • B01D39/2065—Carbonaceous material the material being fibrous
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/375—Plasticisers, homogenisers or feeders comprising two or more stages
    • B29C48/39—Plasticisers, homogenisers or feeders comprising two or more stages a first extruder feeding the melt into an intermediate location of a second extruder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/395—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/50—Details of extruders
    • B29C48/505—Screws
    • B29C48/53—Screws having a varying channel depth, e.g. varying the diameter of the longitudinal screw trunk
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/0604—Arrangement of the fibres in the filtering material
    • B01D2239/064—The fibres being mixed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/08—Special characteristics of binders
    • B01D2239/086—Binders between particles or fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/10—Filtering material manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/102—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/001—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations
    • B29C48/0012—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations combined with shaping by internal pressure generated in the material, e.g. foaming
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/12—Articles with an irregular circumference when viewed in cross-section, e.g. window profiles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/15—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. extrusion moulding around inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/04—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped cellular or porous
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2707/00—Use of elements other than metals for preformed parts, e.g. for inserts
    • B29K2707/04—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/14—Filters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: processing by extrusion, in particular, methods and devices for continuous extrusion of porous filter elements on the basis of activated carbon material. SUBSTANCE: the filter elements are manufactured from activated carbon fibers, granular active carbon at a relation of the components within 1:100 to 20:100 by mass, and polymeric binder in the form of fibers, in the form of a mix of fibrous polymers, or in the form of a mix of powdered and fibrous polymers. The method consists in mixing of the components in two stages, feed of the mix to a vessel, movement of the mix in the vessel at the rotary speed of the screw conveyer with a successive heating of it above the melting point of the polymeric binder and formation of the porous structure. As a result, an increase of the density occurs in thickness of the porous structure in the direction from the periphery to the center of the structure in the zone of the variable gap between the ridge of the screw conveyer and the inner surface of the vessel. Subsequent movement of the formed structure is effected in the gap between the divergent taper surfaces of the means connecting the output end of the vessel to the extrusion head for preservation of the formed structure in the gap and formation of the porous element at a rotary speed of the extrusion head core at a relation between the rotary speed of the core and the rotary speed of the screw conveyer within 0.001 to 0.99. The device for continuous extrusion of filter elements has a means for charging of the mix, a vessel with a means for mix feed communicating with the means for charging of the mix, a screw conveyer located coaxially with the vessel over its entire length and provided with a spiral ridge. The ridge is made with a gradual decrease of its width in the direction of withdrawal of the mix to the extrusion head. The pitch of the ridge front wall is less than the pitch of the rear wall. The device is also provided with vessel heaters, extrusion head positioned in the longitudinal axis adjacent to the vessel, core and a means connecting the output end of the vessel to the extrusion head. The conical transitions of the means from the vessel to the extrusion head matrix are made with a shift towards the extrusion head matrix are made with a shift towards the extrusion head relative to the conical transitions from the screw core to the extrusion head core. The angle of the taper surface of the transition from the vessel to the extrusion head matrix exceeds the angle of the taper surface of the transition from the screw core to the extrusion head core. The latter is fastened on the screw core with provision of free rotation relative to the screw. EFFECT: reduced pressure loss at preservation of filtering properties and mechanical strength of filter elements. 16 cl, 3 dwg

Description

Данное изобретение относится к области переработки экструзией, в частности к способам и устройствам для непрерывной экструзии пористых фильтрующих элементов на основе активированного углеродного материала. This invention relates to the field of extrusion processing, in particular to methods and devices for the continuous extrusion of porous filter elements based on activated carbon material.

Традиционно используемые экструдеры для полимерных материалов имеют три зоны: 1 зона загрузки с цилиндрической формы сердечником шнека и максимальной глубиной канала или высотой гребня, 2 зона сжатия с сердечником шнека конической формы, при этом глубина канала уменьшается, чем и достигается сжатие перерабатываемого материала, 3 зона дозирования, в которой сердечник шнека имеет цилиндрическую форму, а глубина канала минимальная. Такая конструкция шнека обеспечивает интенсивную пластикацию полимерного материала в зоне сжатия за счет перехода механической энергии в тепло. С другой стороны, смеси для получения пористых фильтрующих элементов на основе активированного углеродного материала содержат настолько мало полимерного связующего, что характерная для обычных шнеков степень сжатия не может быть реализована за счет деформирования полимера. Поэтому попытки использовать стандартные экструзионные машины для производства пористых фильтрующих элементов приводят к значительному разрушению углеродного компонента с образованием переуплотненных структур и заклиниванию смеси. Traditionally used extruders for polymeric materials have three zones: 1 loading zone with a cylindrical shape of the screw core and a maximum channel depth or ridge height, 2 compression zone with a cone-shaped screw core, while the depth of the channel decreases, which results in compression of the processed material, 3 zone dosing, in which the screw core has a cylindrical shape, and the channel depth is minimal. This design of the screw provides intensive plasticization of the polymer material in the compression zone due to the transfer of mechanical energy to heat. On the other hand, mixtures for producing porous filter elements based on activated carbon material contain so little polymer binder that the compression ratio characteristic of ordinary screws cannot be realized due to polymer deformation. Therefore, attempts to use standard extrusion machines for the production of porous filter elements lead to a significant destruction of the carbon component with the formation of over-compacted structures and jamming of the mixture.

Способ и конструкция экструзионной машины для производства толстостенных труб или сплошных стержней большого диаметра из полимерных материалов описаны М. Л. Фридманом, "Технология переработки кристаллических полиолефинов", 1977. Основной проблемой формирования однородной структуры изделия является нарушение сплошности материала в процессе усадки при охлаждении с образованием раковин и пор. С целью устранения указанных дефектов обычно используется технологический прием, связанный с приложением к получаемому изделию заданного усилия торможения. Причем усилие торможения передается от получаемого изделия, расположенного на выходе из зоны охлаждения, к расплаву, находящемуся внутри матрицы экструзионной головки и участвующему в формировании структуры изделия. При этом за счет подпитки свежим расплавом происходит компенсация усадки формуемого изделия и обеспечивается необходимая продольная и поперечная однородность внутренней структуры. Однако, традиционные элементы формующего инструмента данной конструкции не позволяют использовать ее для переработки смеси для получения пористых фильтрующих элементов на основе активированного углеродного материала из-за наличия сужающихся каналов перехода от емкости экструдера к экструзионной головке, а также образующихся в месте крепления дорна внутри матрицы экструзионной головки, переуплотняющих и заклинивающих смесь. The method and design of an extrusion machine for the production of thick-walled pipes or solid rods of large diameter from polymeric materials are described by M. L. Fridman, "Technology for processing crystalline polyolefins", 1977. The main problem of forming a uniform structure of the product is the violation of the material continuity during shrinkage during cooling to form shells and pores. In order to eliminate these defects, a technological technique is usually used associated with the application of a given braking force to the resulting product. Moreover, the braking force is transmitted from the resulting product located at the outlet of the cooling zone to the melt located inside the matrix of the extrusion head and participating in the formation of the structure of the product. At the same time, due to the replenishment with fresh melt, the shrinkage of the molded product is compensated and the necessary longitudinal and transverse uniformity of the internal structure is ensured. However, the traditional elements of the forming tool of this design do not allow it to be used to process the mixture to obtain porous filter elements based on activated carbon material due to the narrowing channels of the transition from the extruder tank to the extrusion head, as well as those formed at the attachment point of the mandrel inside the matrix of the extrusion head re-sealing and jamming the mixture.

В уровне техники известны экструдеры для изготовления стержневых или блочных элементов из связующего полимерного материала и основного материала, в качестве которого используют углеродный материал. По патенту США N 4025262, опубликованному 24.05.1977, известен экструзионный аппарат для изготовления уголь-содержащих стержней из смеси основного материала и связующего, содержащий экструдерный шнек, расположенный внутри емкости с расширением. Подача смеси, содержащей порошкообразный уголь и связующее, осуществляется в емкость с дальнейшим продвижением в экструзионную головку постоянной цилиндрической конфигурации для формирования смеси, освобождаемой в дальнейшем из нее. Кроме того аппарат содержит средства для нагревания емкости и средства, соединенные с шнеком для его движения. Средства управления представлены для ручной или автоматической наладки. Длина подвижной матрицы экструзионной головки может быть изменена средствами управления. Регулирование длины матрицы описано как функция гидравлических прижимных усилий, требуемых чтобы поддерживать подвижное положение матрицы. Также регулирование длины при контакте смеси с поверхностью матрицы головки может осуществляться управлением осевым движением шнека. При конструктивном выполнении шнека с постоянной глубиной и шагом спирального гребня шнека, в случае возникновения задержки или препятствия материала, местное переуплотнение экструдируемого материала приведет к его заклиниванию. Изготовление изделий в описываемом экструдерном аппарате в связи с периодичностью проведения процесса экструзии не позволяет получать изделия с равномерной плотностью по длине. При этом отсутствует возможность управлять условиями формирования структуры изделия из-за неспособности полностью контролировать трение в гидравлических узлах. Extruders are known in the art for the manufacture of rod or block elements from a binder polymer material and a base material, which is carbon material. US Pat. No. 4,025,262, published May 24, 1977, discloses an extrusion apparatus for manufacturing carbon-containing rods from a mixture of a base material and a binder, comprising an extruder screw located inside a container with expansion. The mixture containing powdered coal and a binder is fed into a container with further advancement into the extrusion head of a constant cylindrical configuration to form a mixture that is subsequently released from it. In addition, the apparatus contains means for heating the tank and means connected to the screw for its movement. Controls are provided for manual or automatic setup. The length of the movable die of the extrusion head can be changed by controls. The adjustment of the matrix length is described as a function of the hydraulic clamping forces required to maintain the movable position of the matrix. Also, the length control when the mixture is in contact with the surface of the head matrix can be controlled by the axial movement of the screw. When the screw is structurally designed with a constant depth and pitch of the spiral screw ridge, in the event of a delay or obstruction of the material, local re-compaction of the extrudable material will lead to its jamming. The manufacture of products in the described extruder apparatus in connection with the frequency of the extrusion process does not allow to obtain products with a uniform density along the length. At the same time, it is not possible to control the conditions of formation of the product structure due to the inability to fully control the friction in hydraulic units.

Способ и устройство для непрерывного экструдирования твердых пористых изделий, устраняющие препятствующие трудности, описаны в патенте США N 5189092, опубликованном 23.02.1993. Смесь основного материала и порошкообразного полимерного связующего, например 85% активированного угля и 15% полиэтилена, подают в смеситель, после которого однородная смесь поступает в загрузочный бункер, а затем в емкость. Емкость для продвижения смеси содержит обычный спиральный шнек. Затем смесь пропускают через цилиндрическую матрицу, имеющую постоянное сечение меньше сечения внутреннего диаметра емкости. Для создания полых изделий в экструзионной головке предусмотрено наличие дорна, расположенного аксиально сердечнику шнека. В матрице осуществляют нагревание со сжатием, преобразуя смесь в гомогенный материал. Нагревание смеси проводят при температуре, большей температуры плавления связующего, но меньше температуры основного материала с помощью нагревательных элементов. В дальнейшем проводят охлаждение. В результате получают твердый блок, к которому прикладывают обратное давление. Чтобы предотвратить процесс выкрашивания частиц, давление должно точно регулироваться. Особенностью изобретения по патенту N 5189092 является поддержание давления вытеснения в матрице. Экструдер может быть использован стандартного типа для экструдирования пластмасс, но при условии отношения длины к ширине 10:1. A method and apparatus for the continuous extrusion of solid porous products, eliminating obstructing difficulties, are described in US patent N 5189092, published 02.23.1993. A mixture of the base material and the powdered polymer binder, for example 85% activated carbon and 15% polyethylene, is fed into the mixer, after which a homogeneous mixture enters the loading hopper, and then into the tank. The container for advancing the mixture contains a conventional spiral screw. Then the mixture is passed through a cylindrical matrix having a constant cross section less than the cross section of the inner diameter of the container. To create hollow products in the extrusion head, a mandrel is provided, located axially to the screw core. Compression heating is performed in the matrix, transforming the mixture into a homogeneous material. The mixture is heated at a temperature higher than the melting temperature of the binder, but less than the temperature of the base material using heating elements. Subsequently, cooling is carried out. The result is a solid block to which back pressure is applied. To prevent the process of chipping particles, the pressure must be precisely regulated. A feature of the invention according to patent N 5189092 is the maintenance of the displacement pressure in the matrix. The extruder can be used in a standard type for extruding plastics, but with a length to width ratio of 10: 1.

Известен экструзионный аппарат, предназначенный для производства пористых изделий по патенту США N 5249948, опубликованному 05.10.1993. Аппарат состоит из емкости с экструзионным шнеком и удлиненной гладкой экструзионной головки, соединенной с концом емкости. Шнек содержит жесткий сердечник, окруженный спиральным гребнем. В случае производства полых цельных изделий к сердечнику шнека, вдоль его оси, может быть присоединен дорн. Для получения пористых фильтрующих элементов может быть использован экструзионный аппарат стандартной конструкции для традиционного получения пластмасс, при этом имеющий отношение длины к диаметру 10:1 и оборудованный биметаллическим материальным цилиндром для защиты от абразивного воздействия порошка или частиц. Цилиндр сконструирован так, чтобы противостоять высокому давлению. А поперечное сечение экструзионной головки должно быть не на много меньше, чем свободная площадь поперечного сечения шнека (свободная площадь сечения - это площадь или объем загружаемого материала, ограниченная пространством между сердечником шнека и витками гребня шнека, скорректированная на толщину гребня. При использовании активированного угля как активного материала могут возникнуть трудности, связанные с заклиниванием материала, из-за уменьшения площади при перемещении материала от выхода емкости на вход в экструзионную головку. Возникающие проблемы могут быть устранены в случае использования фланца с расширением, связывающего емкость и экструдерную головку. Чтобы обеспечить расширение материала на входе в головку требуется обратное давление, которое прикладывается с помощью тормозного устройства. Known extrusion apparatus for the production of porous products according to US patent N 5249948, published 05.10.1993. The apparatus consists of a container with an extrusion screw and an elongated smooth extrusion head connected to the end of the container. The screw contains a rigid core surrounded by a spiral ridge. In the case of the production of hollow solid products, a mandrel can be attached to the screw core along its axis. To obtain porous filter elements, an extrusion apparatus of a standard design for the traditional production of plastics can be used, while having a length to diameter ratio of 10: 1 and equipped with a bimetallic material cylinder to protect against abrasive effects of powder or particles. The cylinder is designed to withstand high pressure. And the cross section of the extrusion head should not be much smaller than the free cross-sectional area of the screw (free cross-sectional area is the area or volume of the loaded material, limited by the space between the screw core and the turns of the screw ridge, adjusted for the thickness of the ridge. When using activated carbon as of the active material, difficulties may arise associated with jamming of the material due to a decrease in area when moving the material from the exit of the container to the entrance to the extrusion head The problems that may arise can be resolved by using an expansion flange connecting the container and the extruder head. To ensure expansion of the material at the inlet of the head, back pressure is required, which is applied by means of a braking device.

При основных достоинствах устройств, предназначенных для непрерывной экструзии фильтрующих элементов по патентам N 5189092 и N 5249948, недостатком является возникновение не контролируемого тормозного осевого усилия, возникающего при движении перерабатываемого материала по длинной экструзионной головке из-за расположения шнека только в холодной зоне, приводящего к невозможности управления плотностью пористой структуры фильтрующих элементов (нагреватели расположены в зоне экструзионной головки). Кроме того, так как гребень короткого шнека имеет постоянную высоту и ширину, на внутренней поверхности фильтрующего элемента происходит образование неоднородности в виде спиральной переуплотненной области с высоким гидравлическим сопротивлением, структура которой формируется в условиях интенсивного перетирания и измельчения частиц угля, контактирующих под большим давлением с передней стенкой гребня шнека. With the main advantages of devices designed for the continuous extrusion of filter elements according to patents N 5189092 and N 5249948, the disadvantage is the emergence of uncontrolled axial braking force arising from the movement of the processed material along a long extrusion head due to the location of the screw only in the cold zone, which makes it impossible control the density of the porous structure of the filter elements (heaters are located in the area of the extrusion head). In addition, since the crest of the short screw has a constant height and width, on the inner surface of the filter element there is an inhomogeneity in the form of a spiral re-compacted region with high hydraulic resistance, the structure of which is formed under conditions of intensive grinding and grinding of coal particles in contact with the front pressure under high pressure auger crest wall.

Наиболее близким аналогом к заявляемым способу и устройству является способ и аппарат, предназначенные для непрерывной экструзии пористых активированных углеродных фильтрующих элементов, сформированных из смеси заранее перемешанного материала: гранулированного или порошкообразного активированного угля и порошкообразного связующего полимерного компонента по патенту США N 5976432, опубликованному 02.11.1999. Экструзионный аппарат содержит бункер с вертикальным шнеком для смеси, которая находится в форме полностью перемешанных компонентов, например порошкообразного полиэтилена и порошкообразного или гранулированного первичного материала, например активированного угля. Бункер сообщается с цилиндрической емкостью. Емкость, имеющая средства подвода и отвода смеси, расположена по продольной оси. Внутри емкости, коаксиально ей по всей длине размещен шнек, снабженный традиционным спиральным гребнем на стержне. Диаметр стержня шнека увеличивается постепенно в направлении нисходящего потока. Конец шнека сужается с резким уменьшением диаметра сердечника. Такое уменьшение диаметра сердечника шнека необходимо для создания области увеличенного объема нагретого материала перед переходом из емкости в экструзионную головку. Спиральный гребень заканчивается в зауженном конце шнека поверхностью, перпендикулярной к продольной оси шнека. Экструзионная головка цилиндрической формы соединена с выходным концом емкости и расположена по продольной оси, смежной с емкостью. Внутри ее размещен дорн, соединенный с зауженным концом шнека. Относительно внешней поверхности экструзионной головки расположена рубашка водяного охлаждения, в которой температура воды должна быть ниже температуры плавления полимерного связующего. За экструзионной головкой может быть размещен охлаждающий туннель. Управление давлением в экструзионной головке осуществляют с помощью устройства контроля, которое обеспечивает устойчивость движению блока от экструзионной головки. Заранее перемешанный материал из активированного угля и связующего компонента, например полиэтилена, подается в бункер при комнатной температуре. Вертикальным шнеком при низких скоростях перемешанный материал перемещается через средство подачи в емкость. Шнеком смесь перемещается по емкости к суженному концу шнека, последовательно нагреваясь. Вследствие такого подогрева связующий компонент размягчается, частично плавится и начинает создавать связки между углеродными гранулами, формируя массу, выходящую из емкости. Увеличивающийся диаметр сердечника шнека сжимает продвигающуюся смесь. Масса поступает в экструзионную головку, частично уплотняется там, формируясь в экструдированный элемент, который в дальнейшем проходит через охлаждающий туннель для окончательного укрепления изделия. При всех достоинствах конструктивного выполнения экструзионного аппарата все таки происходит переуплотнение материала за счет уменьшения спирального канала от зоны загрузки до экструзионной головки. Следствием этого является возникновение условий, провоцирующих заклинивание перемещаемой смеси в витках шнека и образование гидравлически непроницаемых областей в фильтрующих элементах. В дальнейшем, в экструзионной головке при вращении дорна, жестко скрепленного со шнеком, происходит частичное истирание и разрушение поверхности материала, приводящее к возникновению пылевой фракции, заполняющей поры между частицами и способствующей повышению гидравлического сопротивления фильтрующего элемента при использовании. The closest analogue to the claimed method and device is a method and apparatus designed for continuous extrusion of porous activated carbon filter elements formed from a mixture of pre-mixed material: granular or powdered activated carbon and powdered binder polymer component according to US patent N 5976432, published 02.11.1999 . The extrusion apparatus comprises a hopper with a vertical screw for the mixture, which is in the form of fully mixed components, for example, powdered polyethylene and powdered or granular primary material, for example, activated carbon. The hopper communicates with a cylindrical tank. A tank having means for supplying and discharging the mixture is located along the longitudinal axis. Inside the tank, coaxially to it along the entire length, a screw is placed, equipped with a traditional spiral ridge on the rod. The diameter of the screw shaft increases gradually in the direction of the downward flow. The end of the screw narrows with a sharp decrease in the diameter of the core. Such a reduction in the diameter of the screw core is necessary to create a region of an increased volume of heated material before moving from the container to the extrusion head. The spiral ridge ends at the narrowed end of the screw with a surface perpendicular to the longitudinal axis of the screw. A cylindrical extrusion head is connected to the outlet end of the vessel and is located along a longitudinal axis adjacent to the vessel. Inside it is placed a mandrel connected to the narrowed end of the screw. Relative to the outer surface of the extrusion head is a water cooling jacket in which the water temperature should be lower than the melting temperature of the polymer binder. A cooling tunnel can be placed behind the extrusion head. Pressure control in the extrusion head is carried out using a control device that provides stability to the movement of the block from the extrusion head. Pre-mixed material from activated carbon and a binder component, such as polyethylene, is fed into the hopper at room temperature. The vertical auger at low speeds, the mixed material moves through the feed means into the container. With a screw, the mixture moves along the tank to the narrowed end of the screw, heating up successively. As a result of this heating, the binder component softens, partially melts and begins to create bonds between the carbon granules, forming a mass exiting the tank. The increasing diameter of the screw core compresses the advancing mixture. The mass enters the extrusion head, partially compacted there, forming an extruded element, which subsequently passes through a cooling tunnel for the final strengthening of the product. With all the advantages of constructive execution of the extrusion apparatus, all the same there is a re-compaction of the material by reducing the spiral channel from the loading zone to the extrusion head. The consequence of this is the occurrence of conditions that provoke jamming of the transported mixture in the turns of the screw and the formation of hydraulically impermeable areas in the filter elements. Further, in the extrusion head during rotation of the mandrel, rigidly fastened to the screw, partial abrasion and destruction of the surface of the material occurs, leading to the appearance of a dust fraction that fills the pores between the particles and contributes to an increase in the hydraulic resistance of the filter element when used.

Существенным недостатком получаемых в соответствии с описанным способом фильтрующих элементов является недостаточный ресурс работы и высокое гидравлическое сопротивление. Связано это с тем, что фильтрующие элементы обладают постоянным по толщине стенки размером пор, которые характеризуются эквивалентным диаметром канала круглого сечения. При этом задерживаемые фильтром частицы загрязнений, имеющие размеры больше, чем эквивалентный диаметр пор, останавливаются на наружной поверхности фильтра, образуя плохо проницаемый слой частиц различного размера. Масса частиц отфильтровываемых загрязнений, которое фильтрующий элемент может остановить при условии сохранения приемлемого для эксплуатации гидравлического сопротивления, количественно отражает ресурс работы фильтра. С другой стороны заданная степень очистки фильтруемой через элемент жидкости определяет минимальный размер отфильтровываемых частиц загрязнений и, соответственно, эквивалентный диаметр пор. При этом стремление к обеспечению однородности свойств пористого материала приводит к неоправданному увеличению гидравлического сопротивления фильтра из-за того, что поры глубинных слоев стенки фильтра, практически не участвующие в процессе отфильтровывания частиц загрязнений, уже остановленных на наружной поверхности фильтра, оказывают избыточное сопротивление протеканию уже очищенной жидкости. A significant drawback of the filter elements obtained in accordance with the described method is the insufficient service life and high hydraulic resistance. This is due to the fact that the filter elements have a constant pore size across the wall thickness, which are characterized by an equivalent diameter of a circular channel. At the same time, the particles of contaminants delayed by the filter, having sizes larger than the equivalent pore diameter, stop on the outer surface of the filter, forming a poorly permeable layer of particles of various sizes. The mass of particles of filtered impurities, which the filter element can stop while maintaining the hydraulic resistance acceptable for operation, quantitatively reflects the filter's service life. On the other hand, the specified degree of purification of the fluid filtered through the element determines the minimum size of the filtered particles of contaminants and, accordingly, the equivalent pore diameter. Moreover, the desire to ensure uniformity of the properties of the porous material leads to an unjustified increase in the hydraulic resistance of the filter due to the fact that the pores of the deep layers of the filter wall, which are practically not involved in the process of filtering out particles of impurities already stopped on the outer surface of the filter, exert excessive resistance to the flow of already clean liquids.

Основная задача заключается в разработке нового способа и устройства для непрерывного экструдирования пористых фильтрующих элементов, выполненных из смеси активированного углеродного волокна, гранулированного активированного угля и полимерного связующего в виде волокон, смеси волокнистых полимеров или смеси волокнистого и порошкообразного полимеров. The main objective is to develop a new method and device for the continuous extrusion of porous filter elements made of a mixture of activated carbon fiber, granular activated carbon and a polymer binder in the form of fibers, a mixture of fibrous polymers or a mixture of fibrous and powder polymers.

Техническим результатом является одновременное повышение ресурса работы и снижение гидравлического сопротивления при сохранении фильтрующих свойств и механической прочности фильтрующих элементов, полученных по заявляемым способу и устройству. The technical result is a simultaneous increase in the service life and a decrease in hydraulic resistance while maintaining the filtering properties and mechanical strength of the filter elements obtained by the claimed method and device.

Требуемый технический результат достигается тем, что в способе непрерывной экструзии фильтрующих элементов из активированного углеродного материала и полимерного связующего, включающем смешение компонентов; подачу смеси в твердом состоянии в емкость; перемещение смеси в емкости со скоростью вращения шнека с последовательным нагреванием смеси в емкости выше температуры плавления полимерного связующего; продвижение смеси с выходного конца емкости в экструзионную головку; формирование пористого элемента под действием усилия торможения с последующим охлаждением его ниже температуры плавления, согласно изобретению, при смешение компонентов, проводимом в две стадии, в качестве активированного углеродного материала используют активированные углеродные волокна и гранулированный активированный уголь при соотношении компонентов от 1:100 до 20:100 по массе; перед стадией продвижения смеси с выходного конца емкости в экструзионную головку осуществляют формирование пористой структуры с увеличением плотности по толщине пористой структуры в направлении от периферии к центру структуры в зоне переменного зазора между гребнем шнека и внутренней поверхностью емкости с последующим продвижением сформированной структуры по зазору между дивергентными коническими поверхностями средства, соединяющего выходной конец емкости с экструзионной головкой, с возможностью обеспечения сохранения сформированной структуры в зазоре, а формирование пористого элемента проводят со скоростью вращения дорна экструзионной головки при отношении скорости вращения дорна к скорости вращения шнека 0,001-0,99 (преимущественно 0,001-0,05). Причем на первой стадии смешивают гранулированный активированный уголь и полимерное связующее при интенсивном перемешивании, а на второй стадии вводят активированные углеродные волокна в подготовленную на первой стадии смесь при перемешивании со скоростью, меньшей скорости перемешивания на первой стадии. The required technical result is achieved by the fact that in the method of continuous extrusion of filter elements from activated carbon material and a polymeric binder, comprising mixing the components; feeding the mixture in a solid state into the container; moving the mixture in the tank with the screw rotation speed with successive heating of the mixture in the tank above the melting temperature of the polymer binder; advancing the mixture from the outlet end of the container to the extrusion head; the formation of a porous element under the action of a braking force, followed by cooling it below the melting temperature, according to the invention, when components are mixed in two stages, activated carbon fibers and granular activated carbon are used as an activated carbon material at a ratio of components from 1: 100 to 20: 100 by weight; before the stage of advancing the mixture from the outlet end of the container to the extrusion head, a porous structure is formed with increasing density along the thickness of the porous structure in the direction from the periphery to the center of the structure in the variable gap zone between the screw ridge and the inner surface of the container, followed by the advancement of the formed structure along the gap between divergent conical surfaces of the means connecting the output end of the container with the extrusion head, with the possibility of preserving the shape bath structure in the gap, and the formation of the porous element is carried out at a speed of rotation of the die mandrel with respect to the rotational speed of the mandrel to screw rotation 0,001-0,99 (preferably 0.001-0.05) speed. Moreover, in the first stage, granular activated carbon and a polymer binder are mixed with vigorous stirring, and in the second stage, activated carbon fibers are introduced into the mixture prepared in the first stage with stirring at a speed lower than the speed of mixing in the first stage.

При этом используют активированные углеродные волокна с соотношением длины волокна к диаметру волокна от 2 до 100, преимущественно от 5 до 20. А полимерное связующее используют в виде волокон; в виде смеси волокнистых полимеров или в виде смеси порошкообразного и волокнистого полимеров. Причем используют полимерное связующее в виде смеси волокнистых полимеров с температурой плавления одного из них, отличающейся не менее, чем на 10oC от температуры плавления другого или используют полимерное связующее в виде смеси порошкообразного и волокнистого полимеров с температурой плавления порошкообразного полимера ниже температуры плавления волокнистого полимера. Соотношение длины волокна к диаметру волокна полимерного связующего должно быть от 2 до 100, преимущественно от 5 до 20. А в устройстве для непрерывной экструзии фильтрующих элементов, содержащем средство для загрузки смеси; емкость со средством подвода смеси, сообщающуюся со средством для загрузки смеси; шнек, снабженный спиральным гребнем на сердечнике и расположенный коаксиально емкости по всей ее длине; нагреватели емкости; экструзионную головку, соединенную с выходным концом емкости и расположенную по продольной оси, смежной с емкостью и дорн, закрепленный на конце шнека, согласно изобретению, устройство дополнительно содержит средство, соединяющее выходной конец емкости с экструзионной головкой, причем конические переходы средства от емкости к экструзионной головке выполнены со смещением в направлении к экструзионной головке относительно конических переходов от сердечника шнека к дорну, а угол конической поверхности перехода от емкости к экструзионной головке больше угла конической поверхности перехода от сердечника шнека к дорну; спиральный гребень шнека выполнен с постепенным уменьшением ширины гребня в направлении отвода смеси к экструзионной головке, причем шаг передней стенки гребня меньше шага задней стенки, а дорн закреплен на сердечнике шнека с обеспечением возможности свободного вращения относительно шнека. Причем внутренняя поверхность емкости выполнена с поперечным сечением круглой формы или овальной формы, а цилиндрической формы сердечник шнека выполнен постоянного диаметра по всей длине.In this case, activated carbon fibers are used with a ratio of fiber length to fiber diameter from 2 to 100, preferably from 5 to 20. A polymer binder is used in the form of fibers; as a mixture of fibrous polymers or as a mixture of powdered and fibrous polymers. Moreover, a polymer binder is used in the form of a mixture of fibrous polymers with a melting point of one of them differing by at least 10 ° C from the melting point of the other, or a polymer binder is used in the form of a mixture of powdered and fibrous polymers with a melting temperature of the powdered polymer below the melting temperature of the fibrous polymer . The ratio of fiber length to fiber diameter of the polymer binder should be from 2 to 100, preferably from 5 to 20. And in a device for continuous extrusion of filter elements containing means for loading the mixture; a container with a means for supplying the mixture in communication with the means for loading the mixture; a screw equipped with a spiral ridge on the core and located coaxially with the vessel along its entire length; tank heaters; an extrusion head connected to the output end of the container and located along a longitudinal axis adjacent to the container and a mandrel attached to the end of the screw, according to the invention, the device further comprises means connecting the output end of the container with the extrusion head, and the conical transitions of the means from the container to the extrusion head made with a shift towards the extrusion head relative to the conical transitions from the core of the screw to the mandrel, and the angle of the conical surface of the transition from the container to the extrusion th head greater than the angle of the conical surface of the transition from the core to the mandrel of the screw; the spiral ridge of the screw is made with a gradual decrease in the width of the ridge in the direction of removal of the mixture to the extrusion head, and the step of the front wall of the ridge is less than the step of the rear wall, and the mandrel is fixed to the core of the screw with free rotation relative to the screw. Moreover, the inner surface of the tank is made with a cross section of a circular shape or an oval shape, and the cylindrical shape of the screw core is made of constant diameter along the entire length.

Ниже более подробно будет показано на примере конкретной реализации, что предложенная группа изобретений позволяет получить пористые фильтрующие элементы с улучшенными эксплуатационными свойствами. Below, it will be shown in more detail on the example of a specific implementation that the proposed group of inventions allows to obtain porous filter elements with improved performance properties.

Сущность группы изобретений поясняется чертежами:
фиг. 1 - продольное сечение устройства непрерывной экструзии фильтрующих элементов;
фиг. 2 - продольное сечение шнека устройства непрерывной экструзии фильтрующих элементов;
фиг. 3 - продольное сечение средства, соединяющего выходной конец емкости с экструзионной головкой.The essence of the group of inventions is illustrated by drawings:
FIG. 1 is a longitudinal section of a continuous extrusion device of filter elements;
FIG. 2 is a longitudinal section of a screw of the continuous extrusion device of filter elements;
FIG. 3 is a longitudinal section of a means connecting the outlet end of the container to the extrusion head.

Устройство, предназначенное для непрерывной экструзии пористых фильтрующих элементов из смеси активированных углеродных волокон, гранулированного активированного угля и полимерного связующего в виде волокон; в виде смеси волокнистых полимеров или в виде смеси порошкообразного и волокнистого полимеров, например полипропилена или полиэтилена содержит (фиг. 1) бункер 1, оснащенный ворошилкой 2, предотвращающей образование сводов в сыпучих материалах, и загрузочным шнеком 3, осуществляющим принудительную подачу перерабатываемой смеси в зону загрузки 4 спирального шнека 5, расположенного в емкости 6. Внутренняя поверхность емкости 6 выполнена с поперечным сечением круглой или овальной формы. Для улучшения транспортирующей способности зоны загрузки шнека 5 емкость 6 оснащена гильзой 7 с продольными рифлениями. Емкость 6 в зоне загрузки имеет устройство охлаждения 8, за счет которого предотвращается возможность перегрева и залипания полимерной связки в витках шнека. Позонный нагрев емкости 6 до заданных температур осуществляется с помощью нагревателей 9. С целью снижения степени износа емкость футерована гильзой 10 из износостойкого материала. Шнек 5 (фиг. 1 и 2) имеет постоянный диаметр цилиндрической формы сердечника 11, а нарезка передней и задней стенок гребня шнека выполнена с различными шагами, причем шаг передней стенки гребня Тп меньше шага задней стенки Тз. Поэтому при смешении вдоль оси шнека от зоны загрузки к формующему инструменту на один шаг ширина гребня шнека уменьшается на величину ΔT = Tз- Tп, а ширина винтового канала увеличивается на ту же величину. Таким образом, при постепенном уменьшении ширины гребня, достигается монотонное увеличение объема витка шнека. На выходе из экструдера 12 закреплен формующий инструмент - экструзионная головка 13, которая содержит матрицу 14, калибратор 15, рассекатель 16 и дорн 17. Поддержание температурного режима осуществляется с помощью нагревателя 18. Причем конструкция крепления дорна к шнеку позволяет дорну вращаться со скоростью, отличной от скорости вращения шнека, что предотвращает истирание и разрушение поверхности формуемого элемента. Дорн может крепится к сердечнику шнека с помощью элемента осевого присоединения с обеспечением возможности свободного вращения относительно шнека. Матрица 14 диаметра Dм оформляет наружную поверхность фильтрующего элемента, причем Dм больше, чем диаметр отверстия емкости Dе. Рассекатель 16 и дорн 17 с наружным диаметром dд, закрепленные на конце шнека 5, формируют внутреннюю поверхность фильтрующего элемента, причем dд больше, чем диаметр dс сердечника 11 цилиндрической формы шнека 5. Переходы от De к Dм и от dс к dд осуществляются по дивергентным коническим переходным поверхностям средства 20, соединяющего соответствующие поверхности. Причем конический переход от Dе к Dм в направлении выхода из емкости к экструзионной головке начинается раньше, а заканчивается позже, чем конический переход от dс к dд. Кроме этого угол конической поверхности αем перехода от Dе к Dм больше, чем угол конической поверхности αсд перехода от dс к dд (фиг. 1, фиг. 3). Такими изменениями геометрии зазора, по которому перемещается смесь с увеличивающейся плотностью по толщине пористой структуры, обеспечивается сохранение указанной структуры в поперечном сечении готового изделия. Форма изделия закрепляется охлаждением в калибраторе 15 и на дорне 17. Охлаждение осуществляется с помощью жидкого хладагента, заданной температуры, протекающего через холодильник 19.A device designed for continuous extrusion of porous filter elements from a mixture of activated carbon fibers, granular activated carbon and a polymer binder in the form of fibers; in the form of a mixture of fibrous polymers or in the form of a mixture of powdered and fibrous polymers, for example polypropylene or polyethylene, contains (Fig. 1) a hopper 1 equipped with a tedder 2, which prevents the formation of arches in bulk materials, and a loading screw 3, forcing the processed mixture into the zone loading 4 spiral screw 5 located in the tank 6. The inner surface of the tank 6 is made with a cross section of a round or oval shape. To improve the transporting ability of the loading zone of the screw 5, the container 6 is equipped with a sleeve 7 with longitudinal corrugations. The tank 6 in the loading zone has a cooling device 8, due to which the possibility of overheating and sticking of the polymer bundle in the screw turns is prevented. The individual heating of the container 6 to predetermined temperatures is carried out using heaters 9. In order to reduce the degree of wear, the container is lined with a sleeve 10 of wear-resistant material. The screw 5 (Fig. 1 and 2) has a constant diameter of the cylindrical shape of the core 11, and the cutting of the front and rear walls of the screw ridge is made with different steps, and the step of the front wall of the ridge T p less than the step of the rear wall T s . Therefore, when mixing along the screw axis from the loading zone to the forming tool by one step, the width of the screw ridge decreases by ΔT = T s - T p and the width of the screw channel increases by the same amount. Thus, with a gradual decrease in the width of the ridge, a monotonic increase in the volume of the screw revolution is achieved. At the exit of the extruder 12, a forming tool is fixed - an extrusion head 13, which contains a matrix 14, a calibrator 15, a divider 16 and a mandrel 17. The temperature regime is maintained using a heater 18. Moreover, the design of the mandrel to the screw allows the mandrel to rotate at a speed different from screw rotation speed, which prevents abrasion and destruction of the surface of the molded element. The mandrel can be attached to the auger core using an axial attachment element, allowing free rotation relative to the auger. The matrix 14 of diameter D m defines the outer surface of the filter element, and D m is larger than the diameter of the opening of the tank D e . The divider 16 and the mandrel 17 with an outer diameter d d , mounted on the end of the screw 5, form the inner surface of the filter element, and d d more than the diameter d from the core 11 of the cylindrical shape of the screw 5. Transitions from D e to D m and from d with to d d are carried out on divergent conical transitional surfaces of the means 20, connecting the corresponding surface. Moreover, the conical transition from D e to D m in the direction of exit from the container to the extrusion die begins earlier, and ends later than the conical transition from d c to d d . In addition angle α of the conical surface of the transition from it D g to D m is greater than the angle α of the conical surface sd transition from d to d with d (FIG. 1, FIG. 3). Such changes in the geometry of the gap along which the mixture moves with increasing density along the thickness of the porous structure ensures that the specified structure is preserved in the cross section of the finished product. The shape of the product is fixed by cooling in the calibrator 15 and on the mandrel 17. Cooling is carried out using liquid refrigerant, a given temperature flowing through the refrigerator 19.

Устройство работает, а способ реализуется следующим образом. Гранулированный активированный уголь и полимерное связующее в виде волокон с соотношением длины волокна к диаметру от 2 до 100, преимущественно от 5 до 20, в виде смеси волокнистых полимеров или в виде смеси порошкообразного и волокнистого полимеров (с тем же соотношением длины волокна к диаметру), например полипропилена или полиэтилена смешивают в турбулентном четырехлопастном смесителе. Смешение проводят при интенсивном перемешивании. Затем в смеситель добавляют активированное углеродное волокно с соотношением длины волокна к диаметру от 2 до 100, преимущественно от 5 до 20, причем соотношение активированного углеродного волокна к гранулированному активированному углю должно быть от 1:100 до 20:100 по массе. Вторую стадию смешения проводят при перемешивании со скоростью, меньшей скорости перемешивания на первой стадии. Полученную смесь загружают в приемный бункер 1, из которого с помощью ворошилки 2 и загрузочного шнека 3, осуществляют принудительную подачу перерабатываемой смеси через загрузочное отверстие 4 в емкость 6. Смесь с помощью шнека 5 продвигаясь по емкости 6 последовательно нагревается в двух обогреваемых зонах емкости 6 с помощью нагревателей 9 до температур 130oC и 180oC. На начальной стадии продвижения смеси по емкости удаляется остаточная влага, содержащаяся в активированном углеродном материале, а в дальнейшем, за счет передачи тепла от стенок емкости к транспортирующейся смеси, осуществляется плавление полимерного связующего. Перемещение смеси шнеком 5 с постепенным уменьшением ширины гребня в направлении отвода смеси к экструзионной головке 13 при шаге передней стенки гребня меньше шага задней стенки, приводит к перераспределению плотности упаковки активированных углеродных волокон в порах между частицами гранулированного активированного угля за счет интенсивного изменения размера и формы пор. При этом максимальная плотность упаковки активированных углеродных волокон обеспечивается в тех местах, где поры имеют минимальные размеры, образуя плотно сжатые пучки. С другой стороны, в тех местах, где поры имеют максимальные размеры, плотность упаковки активированных углеродных волокон резко снижается, образуя разряженные зоны. Таким образом происходит формирование пористой структуры с чередующимися областями плотных и разряженных упаковок активированных углеродных волокон между частицами гранулированного активированного угля, характеризующихся различными значениями эквивалентного диаметра фильтрующих каналов. Следует отметить, что при соотношении активированного углеродного волокна к гранулированному активированному углю менее 1:100 не происходит образования плотно сжатых пучков по всему объему смеси, а при соотношении более 20:100 происходит избыточное переуплотнение разряженных зон. Места плотно сжатых пучков активированных углеродных волокон создают заданную минимальную величину эквивалентного диаметра каналов для протекания жидкости, чем обеспечивается необходимая степень очистки фильтрующего элемента. С другой стороны большие зазоры между активированными углеродными волокнами в разряженных зонах определяют существенно более низкое гидравлическое сопротивление. За счет этого в стенке фильтрующего элемента формируются каналы из последовательно соединенных участков с различным гидравлическим сопротивлением. Причем суммарное сопротивление такого канала будет меньше, чем у канала с постоянным эквивалентным диаметром, величина которого определена минимальным размером отфильтровываемых частиц загрязнений и, соответственно, заданной степенью очистки фильтрующего элемента. Необходимая механическая прочность описанной структуры достигается за счет волокон полимерного связующего, концы которых вплавлены в плотно сжатые пучки активированных углеродных волокон и пронизывают разряженные зоны. При использовании в качестве полимерного связующего смеси волокнистого и порошкообразного полимера возникает дополнительная возможность соединения тугоплавких термопластичных или неплавких термореактивных полимерных волокон с активированным угольным материалом за счет порошкообразного полимера с достаточно низкой температурой плавления. Использование смеси волокнистых полимеров с разницей температур плавления менее 10oC не позволяет предотвратить плавление более тугоплавкого компонента из-за наличия трудно контролируемого процесса перехода механической энергии в тепло. Такая неоднородная на микро-уровне структура обладает минимальным гидравлическим сопротивлением при обеспечении заданного наименьшего эквивалентного диаметра пор и необходимого заданного уровня механической прочности.The device works, and the method is implemented as follows. Granular activated carbon and polymer binder in the form of fibers with a ratio of fiber length to diameter from 2 to 100, mainly from 5 to 20, in the form of a mixture of fibrous polymers or in the form of a mixture of powdered and fibrous polymers (with the same ratio of fiber length to diameter), for example, polypropylene or polyethylene is mixed in a turbulent four-blade mixer. Mixing is carried out with vigorous stirring. Then, activated carbon fiber is added to the mixer with a ratio of fiber length to diameter from 2 to 100, preferably from 5 to 20, and the ratio of activated carbon fiber to granular activated carbon should be from 1: 100 to 20: 100 by weight. The second stage of mixing is carried out with stirring at a speed lower than the speed of mixing in the first stage. The resulting mixture is loaded into a receiving hopper 1, from which, using a tedder 2 and a loading screw 3, the processed mixture is forcedly fed through the loading hole 4 into the tank 6. The mixture using the screw 5 moving through the tank 6 is sequentially heated in two heated zones of the tank for 6 s using heaters 9 to temperatures of 130 o C and 180 o C. At the initial stage of advancing the mixture through the tank, residual moisture contained in the activated carbon material is removed, and subsequently due to heat transfer from the wall to the tank to the transported mixture, the polymer binder is melted. The movement of the mixture by the screw 5 with a gradual decrease in the width of the ridge in the direction of removal of the mixture to the extrusion head 13 when the step of the front wall of the ridge is less than the step of the back wall, leads to a redistribution of the packing density of activated carbon fibers in the pores between the particles of granular activated carbon due to intensive changes in the size and shape of pores . At the same time, the maximum packing density of activated carbon fibers is provided in those places where the pores are of the smallest size, forming tightly compressed bundles. On the other hand, in those places where the pores have maximum sizes, the packing density of activated carbon fibers decreases sharply, forming discharged zones. Thus, a porous structure is formed with alternating regions of dense and discharged packings of activated carbon fibers between the particles of granular activated carbon, characterized by different values of the equivalent diameter of the filter channels. It should be noted that when the ratio of activated carbon fiber to granular activated carbon is less than 1: 100, tightly compressed beams do not form over the entire volume of the mixture, and when the ratio is more than 20: 100, over-densification of the discharged zones occurs. Places of tightly compressed bundles of activated carbon fibers create a predetermined minimum value of the equivalent diameter of the channels for fluid flow, which ensures the necessary degree of purification of the filter element. On the other hand, the large gaps between the activated carbon fibers in the discharged zones determine a significantly lower flow resistance. Due to this, channels are formed in the wall of the filtering element from series-connected sections with different hydraulic resistance. Moreover, the total resistance of such a channel will be less than that of a channel with a constant equivalent diameter, the value of which is determined by the minimum size of the filtered particles of contaminants and, accordingly, a given degree of purification of the filter element. The necessary mechanical strength of the described structure is achieved due to the polymer binder fibers, the ends of which are fused into tightly compressed bundles of activated carbon fibers and penetrate the discharged zones. When a fibrous and powdery polymer is used as a polymer binder mixture, there is an additional possibility of combining refractory thermoplastic or non-meltable thermosetting polymer fibers with activated carbon material due to the powdery polymer with a sufficiently low melting point. The use of a mixture of fibrous polymers with a difference in melting temperature of less than 10 o C does not prevent the melting of a more refractory component due to the presence of a difficult to control process of transfer of mechanical energy to heat. Such a heterogeneous structure at the micro level has a minimum hydraulic resistance while providing a given minimum equivalent pore diameter and the required specified level of mechanical strength.

Верхняя граница отношения длины к диаметру используемых волокнистых компонентов определяет максимально допустимую длину волокон не комкующихся в прочные агломераты. При соотношении длины к диаметру волокнистых компонентов меньше заявленного нижнего предела не происходит формирования чередующихся разряженных зон и плотно сжатых пучков активированных углеродных волокон, связанных полимерными волокнами. The upper limit of the ratio of length to diameter of the fibrous components used determines the maximum permissible length of fibers that do not clump into durable agglomerates. When the ratio of the length to diameter of the fibrous components is less than the declared lower limit, the formation of alternating discharged zones and tightly compressed bundles of activated carbon fibers bound by polymer fibers does not occur.

Затем смесь перемещается в зону переменного зазора между гребнем шнека 5 и внутренней поверхностью емкости 6, в которой осуществляется формирование пористой структуры с увеличением плотности по толщине в направлении от периферии к центру. Постепенное уменьшение ширины гребня шнека 5 трапециевидной формы приводит к формированию зоны шнека, где форма сечения гребня переходит в треугольную, причем уменьшающуюся по высоте в направлении выхода из емкости. Then the mixture moves into the variable gap zone between the screw ridge 5 and the inner surface of the vessel 6, in which the formation of the porous structure is carried out with increasing density along the thickness in the direction from the periphery to the center. A gradual decrease in the width of the ridge of the screw 5 of a trapezoidal shape leads to the formation of a zone of the screw, where the cross-sectional shape of the ridge goes triangular, and decreasing in height in the direction of exit from the tank.

При уменьшении высоты гребня шнека уменьшается площадь контакта передней стенки гребня шнека, продвигающей смесь в направлении к экструдерной головке и, следовательно, увеличивается давление, развивающееся на поверхности контакта, необходимое для преодоления приложенного усилия торможения. Поэтому существует однозначная взаимосвязь высоты гребня шнека, или расстояния до поверхности сердечника шнека, и давления при которой формируется пористая структура. Повышение давления, при котором формируется пористая структура вызывает увеличение плотности пористой структуры. Следовательно плотность пористой структуры в любой точке, лежащей в слое, удаленном на одинаковое расстояние от поверхности сердечника, также постоянна. Таким образом за счет постепенного уменьшения ширины гребня в направлении отвода смеси к экструзионной головке при шаге передней стенки гребня меньше шага задней стенки структура формируется из слоев постоянной плотности. Причем плотность слоистой пористой структуры увеличивается в направлении от периферии к центру и сохраняется в осевом направлении. Увеличение плотности на микро-уровне приводит к уменьшению эквивалентного диаметра пор и размера частиц загрязнений, которые могут быть задержаны фильтром с такой пористой структурой. Поэтому в данном случае формируется пористая структура глубинного фильтра, в котором частицы загрязнений различного размера отфильтровываются на разном расстоянии от наружной поверхности в направлении от периферии к центру. Причем чем меньше размер задерживаемых частиц загрязнений, тем глубже они проникают в стенку фильтрующего элемента. Таким образом отфильтровываемые частицы в процессе работы фильтрующего элемента оказываются распределенными в виде рыхлых структур по толщине стенки элемента, что позволяет увеличить общую массу частиц загрязнений, которое фильтрующий элемент может остановить при условии сохранения приемлемого для эксплуатации гидравлического сопротивления, то есть повысить ресурс фильтрующего элемента. With a decrease in the height of the screw ridge, the contact area of the front wall of the screw ridge, which advances the mixture toward the extruder head, decreases and, consequently, the pressure developing on the contact surface, which is necessary to overcome the applied braking force, increases. Therefore, there is an unambiguous relationship between the height of the screw ridge, or the distance to the surface of the screw core, and the pressure at which a porous structure is formed. The increase in pressure at which the porous structure is formed causes an increase in the density of the porous structure. Therefore, the density of the porous structure at any point lying in the layer remote at the same distance from the surface of the core is also constant. Thus, due to a gradual decrease in the width of the ridge in the direction of removal of the mixture to the extrusion head with a step of the front wall of the ridge less than the step of the rear wall, the structure is formed from layers of constant density. Moreover, the density of the layered porous structure increases in the direction from the periphery to the center and remains in the axial direction. An increase in density at the micro level leads to a decrease in the equivalent pore diameter and particle size of the contaminants that can be delayed by a filter with such a porous structure. Therefore, in this case, the porous structure of the depth filter is formed, in which particles of contaminants of various sizes are filtered at different distances from the outer surface in the direction from the periphery to the center. Moreover, the smaller the size of the retained particles of contaminants, the deeper they penetrate the wall of the filter element. Thus, the filtered particles during the operation of the filter element are distributed in the form of loose structures along the wall thickness of the element, which allows to increase the total mass of contaminant particles, which the filter element can stop provided that the hydraulic resistance acceptable for operation is maintained, that is, increase the resource of the filter element.

Сформированная пористая структура выходит из емкости и проходит через дивергентный зазор между коническими поверхностями средства 20, соединяющего емкость 6 и экструзионную головку 13, обеспечивающий сохранение этой структуры в поперечном сечении готового изделия. В экструзионной головке 13 происходит формирование элемента, при скорости вращения дорна 17, меньшей скорости вращения шнека 5, в условиях охлаждения с помощью жидкого хладагента, с температурой ниже температуры плавления полимерного связующего, протекающего через холодильник 19. Окончательное охлаждение полученного фильтрующего элемента может быть осуществлено обдувом воздухом или естественной конвекцией. The formed porous structure exits the container and passes through the divergent gap between the conical surfaces of the means 20 connecting the container 6 and the extrusion head 13, ensuring the preservation of this structure in the cross section of the finished product. An element is formed in the extrusion head 13, at a rotation speed of the mandrel 17 lower than the rotation speed of the screw 5, under cooling with liquid refrigerant, with a temperature lower than the melting temperature of the polymer binder flowing through the refrigerator 19. The final cooling of the resulting filter element can be carried out by blowing air or natural convection.

Разность скоростей дает возможность сформировать элемент, пористая структура которого в тонком слое, прилегающем к поверхности дорна содержит меньшее количество пылевой фракции, образующейся при истирании активированных углеродных компонентов чем в результате интенсивного трения по поверхности вращающегося с большой угловой скоростью дорна, жестко соединенного со шнеком. За счет чего предотвращается повышение гидравлического сопротивления в выше упомянутом слое. The difference in speeds makes it possible to form an element whose porous structure in a thin layer adjacent to the surface of the mandrel contains a smaller amount of dust fraction formed during the abrasion of activated carbon components than as a result of intense friction on the surface of the mandrel rotating with a high angular velocity and rigidly connected to the screw. Due to which the increase in hydraulic resistance in the above-mentioned layer is prevented.

Для доказательства возможности промышленной применимости способа и устройства непрерывной экструзии пористых фильтрующих элементов приведен пример их реализации. To prove the possibility of industrial applicability of the method and device for continuous extrusion of porous filter elements, an example of their implementation is given.

Пример. Example.

55 мас. частей гранулированного активированного угля (Calgon Carbon Corp. , 80 x 325 mesh, USA) и 10 мас. частей рубленного полипропиленового волокна (Нить крученая, техническая, 83,5 текс, АО "Курскхимволокно", г. Курск, Россия, рубленное, отношение длины волокон к диаметру от 10 до 15) смешивают в турбулентном четырехлопастном смесителе в течение 4 минут при скорости вращения ротора 500 об/мин. Затем в смеситель добавляют 10% активированного углеродного волокна (отношение длины волокон к диаметру от 10 до 15), от массы гранулированного активированного угля, что соответствует соотношению активированного углеродного волокна к гранулированному активированному углю 10:100 по массе и проводят вторую стадию смешения в течение 1 минуты при скорости вращения ротора 200 об/мин. Активированные углеродные волокна изготовлены ООО "Аквафор", Санкт-Петербург, Россия по способу, описанному в патенте США N 5521008. Полученную смесь загружают в приемный бункер 1. Через загрузочное отверстие 4 смесь подается в емкость 6. Смесь с помощью шнека 5, вращающегося со скоростью 15 об/мин, продвигаясь по емкости 6 последовательно нагревается в двух обогреваемых зонах емкости 6 с помощью нагревателей 9 до температур 130oC и 180oC и перемещается в зону переменного зазора между гребнем шнека 5 и внутренней поверхностью емкости 6, в которой осуществляется формирование пористой структуры с увеличением плотности по толщине в направлении от периферии к центру. Шаг передней стенки гребня шнека 29,5 мм, шаг задней стенки гребня 30 мм. Диаметр шнека - 59 мм. Сформированная пористая структура выходит из емкости 6 и проходит по зазору между дивергентными коническими поверхностями средства 20, соединяющего выходной конец емкости 6 с экструзионной головкой 13, чем обеспечивается сохранение этой структуры в поперечном сечении готового изделия. Угол конической поверхности перехода от сердечника шнека к дорну 10o, а угол конической поверхности перехода от емкости к матрице экструзионной головки 15o. Величины смещений начала и конца конической поверхности перехода от сердечника шнека к дорну относительно конической поверхности перехода от емкости к матрице экструзионной головки составляют по 0,5 мм. В экструзионной головке 13 происходит формирование элемента при скорости вращения дорна 17- 0,1 об/мин (что соответствует отношению скорости вращения дорна к скорости вращения шнека 0,0066), в условиях охлаждения с помощью жидкого хладагента, (с температурой 80oC, что ниже температуры плавления полипропилена, равной 166oC), протекающего через холодильник 19. Окончательное охлаждение полученного фильтрующего элемента может быть осуществлено обдувом воздухом или естественной конвекцией. Полученные фильтрующие элементы обладают средней плотностью 0,73 г/см3 в продольном направлении, а в поперечном направлении плотность меняется от 0,61 г/см3 на наружной поверхности до 0,79 г/см3 на внутренней поверхности.55 wt. parts of granular activated carbon (Calgon Carbon Corp., 80 x 325 mesh, USA) and 10 wt. parts of chopped polypropylene fiber (twisted, technical thread, 83.5 tex, Kurskkhimvolokno JSC, Kursk, Russia, chopped, the ratio of fiber length to diameter from 10 to 15) is mixed in a turbulent four-blade mixer for 4 minutes at a speed of rotation rotor 500 rpm Then, 10% activated carbon fiber (the ratio of fiber length to diameter from 10 to 15) is added to the mixer, based on the mass of granular activated carbon, which corresponds to the ratio of activated carbon fiber to granular activated carbon 10: 100 by mass and the second mixing stage is carried out for 1 minutes at a rotor speed of 200 rpm Activated carbon fibers were manufactured by Akvafor LLC, St. Petersburg, Russia according to the method described in US patent N 5521008. The resulting mixture was loaded into the receiving hopper 1. Through the feed hole 4, the mixture is fed into the container 6. The mixture using a screw 5, rotating with at a speed of 15 rpm, advancing along the vessel 6, it is successively heated in two heated zones of the vessel 6 with the help of heaters 9 to temperatures of 130 ° C and 180 ° C and moves to the variable gap zone between the screw ridge 5 and the internal surface of the vessel 6, in which The formation of a porous structure with increasing density along the thickness in the direction from the periphery to the center appears. The pitch of the front wall of the auger ridge is 29.5 mm; the pitch of the rear ridge of the ridge is 30 mm. The screw diameter is 59 mm. The formed porous structure leaves the container 6 and passes through the gap between the divergent conical surfaces of the means 20 connecting the output end of the container 6 with the extrusion head 13, which ensures the preservation of this structure in the cross section of the finished product. The angle of the conical surface of the transition from the core of the screw to the mandrel is 10 o , and the angle of the conical surface of the transition from the tank to the matrix of the extrusion head is 15 o . The magnitude of the displacements of the beginning and end of the conical surface of the transition from the core of the screw to the mandrel relative to the conical surface of the transition from the container to the matrix of the extrusion head is 0.5 mm. In the extrusion head 13, an element is formed at a mandrel rotation speed of 17-1.1 rpm (which corresponds to the ratio of the mandrel rotation speed to the screw rotation speed of 0.0066), under cooling conditions using liquid refrigerant (with a temperature of 80 o C, which is lower than the melting temperature of polypropylene equal to 166 o C) flowing through the refrigerator 19. The final cooling of the resulting filter element can be carried out by blowing air or natural convection. The resulting filter elements have an average density of 0.73 g / cm 3 in the longitudinal direction, and in the transverse direction, the density varies from 0.61 g / cm 3 on the outer surface to 0.79 g / cm 3 on the inner surface.

Испытания фильтрующих элементов проводили на установке для очистки питьевой воды производительностью не менее 2,5 л/мин. Ресурс фильтрующего элемента по очистке от органических примесей не менее 6000 литров при степени очистки не менее 99,9%. Testing of the filter elements was carried out in a drinking water treatment plant with a capacity of at least 2.5 l / min. The resource of the filter element for cleaning from organic impurities is at least 6000 liters with a degree of purification of at least 99.9%.

Ресурс работы по очистке воды от органических примесей, л:
USFilter, Plymouth Products (паспорт изделия ССВС-10,1999, USFilter, Plymouth Products, USA) - 5000;
по изобретению - 6000.The resource of water purification from organic impurities, l:
USFilter, Plymouth Products (passport of the product SSVS-10.1999, USFilter, Plymouth Products, USA) - 5000;
according to the invention - 6000.

Испытания фильтрующих элементов, в состав которых входит сложная по составу полимерная связка (смесь полимерных волокон разной природы или смесь волокнистых и порошкообразных полимеров) при сохранении того же соотношения компонентов смеси с активированными угольными материалами дают идентичные вышеприведенному примеру результаты. Testing of filter elements, which include a complex polymer binder (a mixture of polymer fibers of different nature or a mixture of fibrous and powdery polymers) while maintaining the same ratio of the components of the mixture with activated carbon materials give identical results to the above example.

Полученные фильтрующие элементы могут быть использованы в фильтрах и фильтрационных системах, предназначенных для очистки жидких и газообразных сред от органических примесей, хлора, коллоидных частиц, в том числе гидроксида железа и бактерий, в частности для очистки воды, в том числе питьевой воды и воздуха. The resulting filter elements can be used in filters and filtration systems designed to purify liquid and gaseous media from organic impurities, chlorine, colloidal particles, including iron hydroxide and bacteria, in particular for water purification, including drinking water and air.

Claims (16)

1. Способ непрерывной экструзии фильтрующих элементов из активированного углеродного материала и полимерного связующего, включающий смешение компонентов, подачу смеси в твердом состоянии в емкость, перемещение смеси в емкости со скоростью вращения шнека с последовательным нагреванием смеси в емкости выше температуры плавления полимерного связующего, продвижение смеси с выходного конца емкости в экструзионную головку, формирование пористого элемента под действием усилия торможения с последующим охлаждением его ниже температуры плавления, отличающийся тем, что при смешении компонентов, проводимом в две стадии, в качестве активированного углеродного материала используют активированные углеродные волокна и гранулированный активированный уголь при соотношении компонентов 1:100 - 20:100 по массе, перед стадией продвижения смеси с выходного конца емкости в экструзионную головку осуществляют формирование пористой структуры с увеличением плотности по толщине пористой структуры в направлении от периферии к центру структуры в зоне переменного зазора между гребнем шнека и внутренней поверхностью емкости, а продвижение сформированной структуры осуществляют по зазору между дивергентными коническими поверхностями средства, соединяющего выходной конец емкости с экструзионной головкой, с возможностью обеспечения сохранения сформированной структуры в зазоре и формирование пористого элемента проводят со скоростью вращения дорна экструзионной головки при отношении скорости вращения дорна к скорости вращения шнека 0,001 - 0,99. 1. The method of continuous extrusion of filter elements from activated carbon material and a polymeric binder, comprising mixing the components, feeding the mixture in the solid state into the container, moving the mixture in the container with the screw speed and subsequently heating the mixture in the container above the melting temperature of the polymer binder, moving the mixture with the output end of the container into the extrusion head, the formation of a porous element under the action of a braking force, followed by cooling it below the plate temperature characterized in that when the components are mixed in two stages, activated carbon fibers and granular activated carbon are used as the activated carbon material at a component ratio of 1: 100 - 20: 100 by weight, before the stage of moving the mixture from the outlet end of the tank to the extrusion head performs the formation of a porous structure with an increase in density over the thickness of the porous structure in the direction from the periphery to the center of the structure in the variable gap zone between the screw ridge and the morning surface of the container, and the formed structure is advanced along the gap between the divergent conical surfaces of the means connecting the outlet end of the container with the extrusion head, with the possibility of maintaining the formed structure in the gap and the formation of the porous element is carried out with the rotation speed of the mandrel of the extrusion head with respect to the rotation speed of the mandrel to screw rotation speed 0.001 - 0.99. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на первой стадии смешивают гранулированный активированный уголь и полимерное связующее при интенсивном перемешивании, а на второй стадии вводят активированные углеродные волокна в подготовленную на первой стадии смесь при перемешивании со скоростью, меньшей скорости перемешивания на первой стадии. 2. The method according to claim 1, characterized in that in the first stage granular activated carbon and a polymer binder are mixed with vigorous stirring, and in the second stage activated carbon fibers are introduced into the mixture prepared in the first stage with stirring at a speed lower than the speed of mixing in the first stage. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют активированные углеродные волокна с соотношением длины волокна к диаметру волокна 2 - 100. 3. The method according to claim 1, characterized in that using activated carbon fibers with a ratio of fiber length to fiber diameter of 2 to 100. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что используют активированные углеродные волокна с соотношением длины волокна к диаметру волокна преимущественно 5 - 20. 4. The method according to claim 3, characterized in that activated carbon fibers are used with a ratio of fiber length to fiber diameter of mainly 5 to 20. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют полимерное связующее в виде волокон. 5. The method according to claim 1, characterized in that they use a polymer binder in the form of fibers. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют полимерное связующее в виде смеси волокнистых полимеров. 6. The method according to claim 1, characterized in that they use a polymer binder in the form of a mixture of fibrous polymers. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют полимерное связующее в виде смеси порошкообразного и волокнистого полимеров. 7. The method according to claim 1, characterized in that they use a polymeric binder in the form of a mixture of powdered and fibrous polymers. 8. Способ по п.6, отличающийся тем, что используют полимерное связующее в виде смеси волокнистых полимеров с температурой плавления одного из них, отличающейся не менее чем на 10°С от температуры плавления другого. 8. The method according to claim 6, characterized in that they use a polymer binder in the form of a mixture of fibrous polymers with a melting point of one of them, which differs by at least 10 ° C from the melting point of the other. 9. Способ по п.7, отличающийся тем, что используют полимерное связующее в виде смеси порошкообразного и волокнистого полимеров с температурой плавления порошкообразного полимера ниже температуры плавления волокнистого полимера. 9. The method according to claim 7, characterized in that the polymer binder is used in the form of a mixture of powdered and fibrous polymers with a melting temperature of the powdered polymer below the melting temperature of the fibrous polymer. 10. Способ по пп. 5 - 7, отличающийся тем, что используют волокнистое полимерное связующее с соотношением длины волокна к диаметру волокна 2 - 100. 10. The method according to PP. 5 to 7, characterized in that they use a fibrous polymer binder with a ratio of fiber length to fiber diameter of 2 to 100. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что используют волокнистое полимерное связующее с соотношением длины волокна к диаметру волокна преимущественно 5 - 20. 11. The method according to claim 10, characterized in that the use of a fibrous polymer binder with a ratio of fiber length to fiber diameter of mainly 5 to 20. 12. Способ по п.1, отличающийся тем, что формирование пористого элемента проводят со скоростью вращения дорна экструзионной головки при отношении скорости вращения дорна к скорости вращения шнека преимущественно 0,001 - 0,05. 12. The method according to claim 1, characterized in that the formation of the porous element is carried out at a rotational speed of the mandrel of the extrusion head with a ratio of rotational speed of the mandrel to the rotational speed of the screw, preferably 0.001-0.05. 13. Устройство для непрерывной экструзии фильтрующих элементов из смеси активированного углеродного материала и полимерного связующего, содержащее средство для загрузки смеси, емкость со средством подвода смеси, сообщающуюся со средством для загрузки смеси, шнек, снабженный спиральным гребнем на сердечнике и расположенный коаксиально емкости по всей ее длине, нагреватели емкости, экструзионную головку, соединенную с выходным концом емкости и расположенную по продольной оси, смежной с емкостью, и дорн, закрепленный на конце шнека, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит средство, соединяющее выходной конец емкости с экструзионной головкой, причем конические переходы средства от емкости к матрице экструзионной головки выполнены со смещением в направлении к экструзионной головке относительно конических переходов от сердечника шнека к дорну, а угол конической поверхности перехода от емкости к матрице экструзионной головки больше угла конической поверхности перехода от сердечника шнека к дорну, спиральный гребень шнека выполнен с постепенным уменьшением ширины гребня в направлении отвода смеси к экструзионной головке, причем шаг передней стенки гребня меньше шага задней стенки, а дорн закреплен на сердечнике шнека с обеспечением возможности свободного вращения относительно шнека. 13. A device for the continuous extrusion of filter elements from a mixture of activated carbon material and a polymeric binder, containing means for loading the mixture, a container with means for supplying the mixture, communicating with means for loading the mixture, a screw equipped with a spiral ridge on the core and located coaxially with the container throughout length, tank heaters, an extrusion head connected to the output end of the tank and located along a longitudinal axis adjacent to the tank, and a mandrel attached to the end of the screw, excellent characterized in that the device further comprises means connecting the output end of the container to the extrusion head, wherein the conical transitions of the means from the container to the die of the extrusion head are offset with respect to the conical transitions from the screw core to the mandrel, and the angle of the conical transition surface from capacitance to the die of the extrusion head is greater than the angle of the conical surface of the transition from the core of the screw to the mandrel, the spiral ridge of the screw is made gradually reduced it ridge width in the direction of retraction mixture to the extrusion head, wherein the step front wall of the ridge is less than the step back wall, a mandrel fixed to the core of the screw ensuring the possibility of free rotation with respect to the screw. 14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что внутренняя поверхность емкости выполнена с поперечным сечением круглой формы. 14. The device according to item 13, wherein the inner surface of the tank is made with a circular cross-section. 15. Устройство по п.13, отличающееся тем, что внутренняя поверхность емкости выполнена с поперечным сечением овальной формы. 15. The device according to p. 13, characterized in that the inner surface of the tank is made with a cross section of an oval shape. 16. Устройство по п.13, отличающееся тем, что сердечник шнека выполнен постоянного диаметра по всей длине. 16. The device according to item 13, wherein the screw core is made of constant diameter along the entire length.
RU2000125339/12A 2000-09-28 2000-09-28 Method and device for continuous extrusion of filter elements RU2171744C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000125339/12A RU2171744C1 (en) 2000-09-28 2000-09-28 Method and device for continuous extrusion of filter elements
US09/966,299 US20020062740A1 (en) 2000-09-28 2001-09-27 Method and apparatus for continuous extrusion of filter elements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000125339/12A RU2171744C1 (en) 2000-09-28 2000-09-28 Method and device for continuous extrusion of filter elements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2171744C1 true RU2171744C1 (en) 2001-08-10

Family

ID=20240736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000125339/12A RU2171744C1 (en) 2000-09-28 2000-09-28 Method and device for continuous extrusion of filter elements

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20020062740A1 (en)
RU (1) RU2171744C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2706057C2 (en) * 2015-02-18 2019-11-13 Майфер С.А. Method and apparatus for cross-linking or vulcanisation of elongated member

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4099714B2 (en) * 2001-09-21 2008-06-11 東洋紡績株式会社 Adsorbent sheet and air cleaning filter
US6878193B2 (en) * 2003-01-13 2005-04-12 James W. Kasmark, Jr. Filter material and method of making same
DE10318054B3 (en) * 2003-04-17 2004-12-23 BLüCHER GMBH Air filter unit with several filter elements and their use
US20050167358A1 (en) * 2004-01-12 2005-08-04 Eric Taylor Carbon Block Filters
US20060021928A1 (en) * 2004-04-12 2006-02-02 David Nelson Efficient Water Filters
US7169466B2 (en) * 2004-05-21 2007-01-30 The Clorox Company Multiple-component binder systems for porous composite blocks
US20060000763A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-05 Rinker Edward B Gravity flow carbon block filter
US8167141B2 (en) 2004-06-30 2012-05-01 Brita Lp Gravity flow filter
US20110073551A1 (en) * 2006-09-20 2011-03-31 Omnipure Filter Company, Inc. Filter modules for improved media utilization and use in generally cylindrical housing
USD615150S1 (en) 2007-09-20 2010-05-04 Omnipure Filter Co., Inc. Filter block for liquid filtration
EP2076324A2 (en) * 2006-09-20 2009-07-08 Omnipure Filter Company, Inc. Filter with improved media utilization and methods of making and using same
EP2242725B1 (en) * 2007-12-21 2016-04-06 3M Innovative Properties Company Liquid filtration systems
US7611347B1 (en) 2009-04-08 2009-11-03 Wenger Manufacturing Inc. Extrusion die assembly for high density products
US7588789B1 (en) 2009-04-08 2009-09-15 Wenger Manufacturing, Inc. High capacity extrusion die assembly
CN103167940B (en) * 2010-11-04 2016-09-21 3M创新有限公司 The method forming filter element
CN103171117B (en) * 2013-04-18 2015-04-29 北京化工大学 Extrusion device of single-screw continuous extruded activated carbon filtering element
JP2016022399A (en) * 2014-07-16 2016-02-08 フタムラ化学株式会社 Water purification filter body
CN106999819B (en) * 2014-11-24 2019-07-05 荷兰联合利华有限公司 It is used to prepare the method for squeezing out carbon block
KR102669172B1 (en) * 2018-12-14 2024-05-29 차이나 토바코 후난 인더스트리얼 코포레이션 리미티드 Molding device, cigarette filter rod and method of manufacturing the same
TWI833290B (en) * 2021-07-28 2024-02-21 日商日本製紙股份有限公司 Molded body for water purification
CN118022682B (en) * 2024-03-20 2024-10-22 江苏乾汇和环保再生有限公司 Modified activated carbon and activated carbon processing method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5591335A (en) * 1995-05-02 1997-01-07 Memtec America Corporation Filter cartridges having nonwoven melt blown filtration media with integral co-located support and filtration
US5976432A (en) * 1996-09-09 1999-11-02 Plymouth Products, Inc. Method and apparatus for the continuous extrusion of block elements
US5882517A (en) * 1996-09-10 1999-03-16 Cuno Incorporated Porous structures
US6096197A (en) * 1997-12-11 2000-08-01 Hughes; Douglass E. Shower filter for chlorine removal and scale deposit prevention

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2706057C2 (en) * 2015-02-18 2019-11-13 Майфер С.А. Method and apparatus for cross-linking or vulcanisation of elongated member

Also Published As

Publication number Publication date
US20020062740A1 (en) 2002-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2171744C1 (en) Method and device for continuous extrusion of filter elements
CA2696614C (en) Method and apparatus for enhanced minimal shear molding utilizing extrusional, pelletization, and melt rheological control of pellets and micropellets and molded objects made therefrom
US11597118B2 (en) Device and method for the extrusion of thermo-mechanically deformable materials in bulk form, and compact screw extruder
RU2577383C2 (en) Device for processing polymer material
EA000540B1 (en) A method and apparatus for manufacturing an extruded plastic product, and a plastic product
EP3362604B1 (en) Heat-bonded porous structures from recycled plastics and methods for making
WO2007056692A2 (en) Extruder screw with mixing section
EP2204272B1 (en) Plasticating screw with two helical threads of varying pitches and a plasticating apparatus comprising this
EP1085969B1 (en) Plasticising screw
CA2223508A1 (en) Feed device and method for extruders
US4842788A (en) Process of an apparatus for extruding a meltable composition
US4832889A (en) Vaulted screw/grooved barrel extrusion machine, method and system
RU2798335C1 (en) Unit for the production of rubber-polyolefin compositions
RU2284914C1 (en) Double-screw extruder
CN1016054B (en) Device for producing granules of filling material
ZA200006264B (en) Plasticizing screw.
WO2016083062A1 (en) A method for preparing an extruded carbon block

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20101208

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150929